Файл: Лекція 3-4.doc

Стандартом на мережу задається саме величина PDV, що визначає мінімальну довжину пакета, і з її вже розраховується припустима довжина мережі. Справа в тому, що швидкість поширення сигналу в мережі для різних кабелів відрізняється. Крім того, треба ще враховувати затримки сигналу в різних мережних пристроях. Розрахункам припустимих конфігурацій мережі Ethernet присвячена глава 10.

Окремо варто зупинитися на тім, як мережні адаптери розпізнають колізію в кабелі шини, тобто зіткнення пакетів. Адже простої побітове порівняння переданої абонентом інформації з тієї, котра реально є присутнім у мережі, можливо тільки у випадку найпростішого коду NRZ, використовуваного досить рідко. При застосуванні манчестерського коду, що звичайно мається на увазі у випадку методу керування обміном CSMA/CD, потрібно принципово інший підхід.

Як ми вже відзначали, сигнал у манчестерському коді завжди має постійну складову, рівну половині розмаху сигналу (якщо один із двох рівнів сигналу нульовий). Однак у випадку зіткнення двох і більше пакетів (при колізії) це правило виконуватися не буде. Постійна складова сумарного сигналу в мережі буде обов'язково більше або менше половини розмаху ( рис. 4.13). Адже пакети завжди відрізняються друг від друга й до того ж зрушений друг щодо друга в часі. Саме по виходу рівня постійної складової за встановлені межі й визначає кожен мережний адаптер наявність колізії в мережі.

Рис. 4.13. Визначення факту колізії в шині при використанні манчестерського коду

Задача виявлення колізії істотно спрощується, якщо використовується не щира шина, а рівноцінна їй пасивна зірка ( рис. 4.14).

Рис. 4.14. Виявлення колізії в мережі пасивна зірка

При цьому кожен абонент з'єднується із центральним концентратором, як правило, двома кабелями, кожний з яких передає інформацію у своєму напрямку. Під час передачі свого пакета абонентові досить усього лише контролювати, чи не приходить йому в цей момент по зустрічному кабелі (прийомному) інший пакет. Якщо зустрічний пакет приходить, то детектується колізія. Точно так само виявляє колізії й концентратор.

3.3 Керування обміном у мережі з топологією кільце

Кільцева топологія має свої особливості при виборі методу керування обміном. У цьому випадку важливо те, що будь-який пакет, посланий по кільцю, послідовно пройшовши всіх абонентів, через якийсь час повернеться в ту ж крапку, до того ж абонентові, що його передавала (тому що топологія замкнута). Тут немає одночасного поширення сигналу у дві сторони, як у топології шина. Як ми вже відзначали, мережі з топологією кільце бувають однонаправленими й двонаправленими. Найпоширеніші однонапрвлені.

У мережі з топологією кільце можна використати різні централізовані методи керування (як у зірці), а також методи випадкового доступу (як у шині), але частіше вибирають все-таки специфічні методи керування, найбільшою мірою відповідним особливостям кільця.

Найпопулярніші методи керування в кільцевих мережах маркерні (естафетні), ті, які використають маркер (естафету) - невеликий керуючий пакет спеціального виду. Саме естафетна передача маркера по кільцю дозволяє передавати право на захоплення мережі від одного абонента до іншого. Маркерні методи ставляться до децентралізованих і детермінованих методів керування обміном у мережі. У них немає явно вираженого центра, але існує чітка система пріоритетів, і тому не буває конфліктів.

Робота маркерного методу керування в мережі з топологією кільце представлене на рис. 4.15.

Рис. 4.15. Маркерний метод керування обміном (См-вільний маркер, ЗМ- зайнятий маркер, МП- зайнятий маркер з підтвердженням, Пд - пакет даних)

По кільцю безупинно ходить спеціальний керуючий пакет мінімальної довжини, маркер, що надає абонентам право передавати свій пакет. Алгоритм дій абонентів:

Абонент 1, що бажає передати свій пакет, повинен дочекатися приходу до нього вільного маркера. Потім він приєднує до маркера свій пакет, позначає маркер як зайнятий і відправляє цю посилку наступний по кільцю абонентові.
Всі інші абоненти ( 2, 3, 4), одержавши маркер із приєднаним пакетом, перевіряють, їм чи адресований пакет. Якщо пакет адресований не їм, то вони передають отриману посилку (маркер + пакет) далі по кільцю.
Якщо якийсь абонент (у цьому випадку це абонент 2) розпізнає пакет як адресований йому, то він його приймає, установлює в маркері біт підтвердження прийому й передає посилку (маркер + пакет) далі по кільцю.
абонент, Що Передавав, 1 одержує свою посилку, що пройшла по всьому кільцю, обернено, позначає маркер як вільний, видаляє з мережі свій пакет і посилає вільний маркер далі по кільцю. Абонент, що бажає передавати, чекає цього маркера, і все повторюється знову.

Пріоритет при даному методі керування виходить географічний, тобто право передачі після звільнення мережі переходить до наступного по напрямку кільця абонентові від останнього абонента, що передавав. Але ця система пріоритетів працює тільки при великій інтенсивності обміну. При малій інтенсивності обміну всі абоненти рівноправні, і час доступу до мережі кожного з них визначається тільки положенням маркера в момент виникнення заявки на передачу.

У чомусь розглянутий метод схожий на метод опитування (централізований), хоча явно виділеного центра тут не існує. Однак якийсь центр звичайно все-таки є присутнім. Один з абонентів (або спеціальний пристрій) повинен стежити, щоб маркер не втратився в процесі проходження по кільцю (наприклад, через дію перешкод або збою в роботі якогось абонента, а також через підключення й відключення абонентів). У противному випадку механізм доступу працювати не буде. Отже, надійність керування в цьому випадку знижується (вихід центра з ладу приводить до повної дезорганізації обміну). Існують спеціальні засоби для підвищення надійності й відновлення центра контролю маркера.

Основна перевага маркерного методу перед CSMA/CD складається в гарантованій величині часу доступу. Його максимальна величина, як і при централізованому методі, складе (N-1)• t_пк, де N – повне число абонентів у мережі, t_пк – час проходження пакета по кільцю. Взагалі, маркерний метод керування обміном при великій інтенсивності обміну в мережі (завантаженість більше 30-40%) набагато ефективніше випадкових методів. Він дозволяє мережі працювати з більшим навантаженням, що теоретично може навіть наближатися до 100%.

Метод маркерного доступу використовується не тільки в кільці (наприклад, у мережі IBM Token Ring або FDDI), але й у шині (зокрема, мережу Arcnet-BUS), а також у пасивній зірці (приміром, мережа Arcnet-STAR). У цих випадках реалізується не фізичне, а логічне кільце, тобто всі абоненти послідовно передають один одному маркер, і цей ланцюжок передачі маркерів замкнута в кільце ( рис. 4.16). При цьому сполучаються достоїнства фізичної топології шина й маркерний метод керування.

Рис. 4.16. Застосування маркерного методу керування в шині

4 Маршрутизація

Проблема маршрутизації полягає у виробленні маршруту, по якому буде рухатися пакет у багато вузловій мережі. Цей маршрут повинен задовольняти певні вимоги. Найчастіше потрібно мінімізувати час проходження пакету мережею.

На просту і складну маршрутизацію розподіляють умовно. При простих методах маршрутизації у проміжних вузлах немає маршрутна інформація щодо вузла складного ПО, що її забезпечує.

Проста маршрутизація

Випадкова маршрутизація полягає в тому, що вузол, який отримав пакет, що йому не призначений, пересилає його в один зі двох вихідних каналів.

Канал обирається випадково та рівноймовіро. Щоб запобігти безмежному блукання пакета мережою в нього вмонтовується лічильник, пройдених вузлів. Якщо значення лічильника перевищує вказану цифру, кадр знищується.

У випадку лавинної маршрутизації кожен вузол, що отримав транзитний пакет, передає його у всі вbхідні канали. Як і у випадку випадкової маршрутизації, пакет має лічильник пройдених вузлів. Лавинна маршрутизація генерує у мережі значний потік, але гарантує доставку пакету.

2.2. Складна маршрутизація

Як видно з запропонованої схеми, складну маршрутизацію поділяють на детерміновану та адаптивну.

Методи детермінованої М – і передбачають виконання у проміжних вузлах таблиць маршрутизації (ці таблиці не змінюються автоматично в залежності від стану мережі Їх змінюють вручну).

Методи адаптивна М – і гнучкими, тобто маршрутна інформація, може змінюватися в залежності від стану окремих ланок мережі - їх завантаженості, або виходу з ладу.

Маршрутизація «за досвідом». Спочатку транзитивні пакети кожного вузла спрямовують у випадкові вихідні канали. Однак кожен пакет, крім адрес відправника і одержувача, має лічильник кількості пройдених каналів. Вузол аналізує цю інформацію і буває таблицю найблищих вузлів. Після побудови таблиць вузол працює у режимі детермінованої маршрутизації.

Метод якнайшвидшого передавання.

Станції ставлять за мету якнайшвидше позбутися транзитного пакету. Для кожного вихідного каналу фіксується час, коли він передавав пакет певному адресатові. У цьому методі, крім інформації про час передавання, виконують інформацію про наявність та довжину черг до вихідних каналів.

Локально – адаптивна маршрутизація.

Висновок про спрямування пакету в конкретній вихідний канал робиться на підставі тільки локальної інформації (з лише цього вузла). Такою локальною інформацією є наявність та довжина черг до вихідних каналів.

Розподілена маршрутизація.

У кожному вузлі зберігаються маршрутні таблиці у яких зазначені маршрути до кожного з адресатів з мінімальною затримкою. Спочатку такі таблиці будують за допомогою теоретичного розрахунку на основі відомої топології мережі. Потім ці дані постійно одновляються на підставі вимірювань. Таку маршрутизацію часто виконують у реальних системах, мережі працюють стабільно.

Централізована маршрутизація.

У мережах з централізованою адаптивною маршрутизацією є центральна інстанція, якій усі вузли передають усі вузли передають інформацію про завантаженість каналів, і наявність черг. На підставі цієї інформації ця інстанція розраховує таблиці маршрутизації і переймає їх усім вузлам мережі. У цьому випадку генерується незначний додатковий маршрутний потік. Недоліки такої схеми маршрутизації є те, що маршрутні таблиці, що маршрутні таблиці, що надходять до вузлів вже є застарілими. Крім того, надійність роботи обумовлена надійністю сервера централізованої маршрутизації.

Гібридна маршрутизація. Цей метод є комбінацією локально – адаптивної та централізованої маршрутизації у цьому випадку враховані переваги і недоліки обох методів. Сервер розсилається всім вузлам маршрутні таблиці однак у кожному вузлі враховується і наявність вихідних черг.

Контрольні питання